$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Osteogeneza rozproszenia (DO) jest techniką chirurgiczną szeroko stosowaną klinicznie1,2,3,4 u ludzi dla klasy Lower1,2 i wyższe3 Wydłużenie kończyny, leczenie po braku zrostu kostnego lub regeneracja ubytku kostnego po operacji wycięcia guza kości, a także w rekonstrukcji szczękowo-twarzowej4. DO prowadzi do regeneracji kości po umieszczeniu stabilizatora zewnętrznego w kości i osteotomii. Osteotomizowane kończyny są odsuwane od siebie poprzez stopniowe rozpraszanie2, aby osiągnąć pożądane wydłużenie. Następuje okres konsolidacji, podczas którego nie ma już wydłużenia.
Procedura DO jest podzielona na trzy odrębne fazy: opóźnienie, rozproszenie i konsolidacja. Ogólnie rzecz biorąc, 7-dniowy okres utajenia rozpoczyna się tuż po osteotomii4. Dzięki temu naprawa kości może rozpocząć początkowy etap procesu gojenia4. Po okresie utajenia następuje okres rozproszenia, w którym siły trakcyjne są przykładane do zregenerowanego kalusa i otaczających tkanek miękkich1,2,4. Po osiągnięciu pożądanego wydłużenia rozpraszanie uwagi usta i rozpoczyna się okres konsolidacji. W tym okresie stabilizator zewnętrzny jest utrzymywany do momentu, gdy zregenerowana kość będzie na tyle funkcjonalna, aby umożliwić jej usunięcie.
Różne parametry DO wpływają na naprawę kości, takie jak długość i tempo wydłużania, rodzaj zewnętrznego stabilizatora, częstotliwość rozproszenia, długość okresu konsolidacji, czy rodzaj mechanicznego obciążenia zastosowanego do rozproszonego kalusa. Na przykład tempo i częstotliwość wydłużania mogą prowadzić do przedwczesnej konsolidacji5 lub zakłócenia procesu poprzez tworzenie nieodwracalnych uszkodzeń, takich jak tkanka martwicza lub torbiele w obrębie modzeli6,7.
Wiele protokołów DO zostało zastosowanych do różnych modeli zwierzęcych8,9,10 do badania procesów naprawy kości i maksymalizacji konsolidacji kości. U szczurów większość badań11,12,13,14,15 skupiało się na tym, jak skrócić protokół DO poprzez przyspieszenie konsolidacji modzeli. W niektórych z tych badań eksperymentalnych wykorzystano zewnętrzne stabilizatory już dostępne na rynku do zastosowań klinicznych u ludzi5,13,15,16. Jednak tego typu stabilizatory zewnętrzne nie nadają się do DO na kości udowej szczura, która wykazuje inne cechy anatomiczne niż kość udowa człowieka. Co więcej, tylko kilka badań wyraźnie pokazuje skuteczność ich protokołów w uzyskiwaniu funkcjonalnej zregenerowanej kości 7,16. W związku z tym trudno jest porównać wyniki różnych badań DO, ze względu na ich różne protokoły i brak informacji na temat zewnętrznego stabilizatora12,13,14,17.
Tak więc, celem tego badania było opisanie na modelu szczurzym skutecznego i powtarzalnego protokołu DO na kości udowej, który prowadzi do funkcjonalnej zregenerowanej kości. W tym celu zaprojektowaliśmy domowy i łatwy w użyciu stabilizator zewnętrzny specjalnie dla kości udowej szczura, który szczegółowo opisaliśmy w tym protokole. Opracowując specyfikację techniczną tego urządzenia, wzięliśmy pod uwagę wszystkie podstawowe ograniczenia dotyczące dobrego rozkładu naprężeń mechanicznych i uniknięcia wytwarzania naprężeń szczątkowych. Specyfikacja techniczna obejmowała odpowiednią geometrię urządzenia, która umożliwiała działanie czystej siły trakcyjnej na kości i otaczające tkanki, odpowiednią wagę do chodu zwierzęcia, kontrolę długości wydłużenia kości oraz dobre wyrównanie segmentów kości bez wytwarzania naprężeń ścinających na przecięciu kołków i kości. Co więcej, urządzenie to musiało nadawać się do użytku bez sedacji zwierzęcia podczas odwracania uwagi, być biokompatybilne i nadawać się do sterylizacji bez uszkodzeń. Po 7 tygodniach konsolidacji, ten protokół dla DO na kości udowej szczura doprowadził do funkcjonalnej zregenerowanej kości, co wykazano fizjologicznym obciążeniem zwierząt bez złamania zregenerowanego kalusa po usunięciu zewnętrznego stabilizatora. Fizjologiczny chód zwierząt był zgodny z parametrami architektonicznymi uzyskanymi z analizy mikro-CT zregenerowanego kalusa i analizy rentgenowskiej.